問題18020・・・やどかりさんのブログ https://blogs.yahoo.co.jp/oka_yadokary/38792001.html#38792001 より Orz〜
曲線 x=(3+cosθ)cosθ ,y=(3+cosθ)sinθ (0≦θ≦π) を x軸の周りに回転してできる
閉曲面で囲まれる部分の体積を V とするとき、V=?
解答
[解答1]
V=π∫-24 y2 dx です。
dx/dθ=−sinθcosθ+(3+cosθ)(−sinθ)=(3+2cosθ)(−sinθ) だから、
V=π∫π0 (3+cosθ)2sin2θ(3+2cosθ)(−sinθ)dθ 、
cosθ=t とおけば、(−sinθ)dθ=dt ,θ=π のとき t=−1 ,θ=0 のとき t=1 になり、
V=π∫-11 (3+t)2(1−t2)(3+2t) dt =π∫-11 (−2t5−15t4−34t3−12t2+36t+27) dt
=2π∫01 (−15t4−12t2+27) dt =2π[−3t5−4t3+27t]01=2π・20=40π=125.6637…… です。
[解答2]
極座標で表せば、r=3+cosθ (0≦θ≦π) であり、始線の周りに回転してできる回転体の体積 V は、
V=(2π/3)∫0π r3sinθ dθ であり、
dr=−sinθdθ ,θ=0 のとき r=4 ,θ=π のとき r=2 になり、
V=(2π/3)∫42 r3(−1) dr =−(2π/3)(1/4)[r4]42
=−(π/6)(24−44)=−(π/6)(−240)=40π=125.6637…… です。
*よくわからないもので調べましたぁ...^^;
r^2=x^2+y^2=(3+cosθ)^2 天下り的に...Orz (https://www.chart.co.jp/subject/sugaku/suken_tsushin/73/73-7.pdf) V=∫[θ=0〜π](2/3)π*r^3*sinθ dθ r=3+cosθ V=(2/3)π∫[θ=0〜π](3+cosθ)^3*sinθdθ 3+cosθ=u V=(2/3)π∫[u=2〜4]u^3*(-du) =(2/3)π∫[u=4〜2]u^3 du =(2/3)π[u^4/4](u=4〜2] =(2/3)π(4^3-4) =40π
|